CN111502702B - 一种巷道钢支撑用混凝土填充装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及巷道支护领域，目的在于提供一种巷道钢支撑用混凝土填充装置，能将钢拱架与围岩之间的间隙填充满混凝土，该装置具有便于安装、操作简单的优点。采用的技术方案为：一种巷道钢支撑用混凝土填充装置，包括钢拱架，所述钢拱架的侧壁上设有用于封闭钢拱架与围岩之间的间隙的填充机构，所述填充机构包括设置在钢拱架两侧上部的气囊，所述气囊的囊体上设有若干注浆孔，所述注浆孔内插设有堵头，所述气囊的下方设有将气囊固定在钢拱架上的固定组件。
Description
技术领域
本发明涉及巷道支护领域，具体涉及一种巷道钢支撑用混凝土填充装置。
背景技术
随着煤炭资源的日渐开采，其开采有着向更深的地下发展的趋势，在进入深部的地下时，地下的岩层由软岩构成。对于软岩的巷道，其常采用钢支撑的方式进行支护，钢支撑具有承载能力大的特点，广泛用于软弱破碎或土质的隧道中。
钢支撑可分为钢拱架和格栅钢架，其中钢拱架的刚度和强度大，可作临时支撑并单独承受较大的围岩压力，也可设于混凝土内作为永久衬砌的一部分。在作为永久衬砌时，由于钢拱架与围岩之间的间隙难以用喷射混凝土紧密充填，喷射混凝土后，间隙内填充的混凝土存在着空隙，并且混凝土与钢拱架的粘结性也较差，易导致钢拱架附近喷射的混凝土出现裂缝，甚至脱落，影响支护效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种巷道钢支撑用混凝土填充装置，能将钢拱架与围岩之间的间隙填充满混凝土，该装置具有便于安装、操作简单的优点。
为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：一种巷道钢支撑用混凝土填充装置，包括钢拱架，所述钢拱架的侧壁上设有用于封闭钢拱架与围岩之间的间隙的填充机构，所述填充机构包括设置在钢拱架两侧上部的气囊，所述气囊的囊体上设有若干注浆孔，所述气囊的下方设有将气囊固定在钢拱架上的固定组件。
所述固定组件包括设置在气囊与钢拱架相对的侧壁上的若干根第一支撑板，所述第一支撑板上均设有第一连接柱，所述第一连接柱远离第一支撑板的一端穿出气囊，并连接有竖向的连接板；
所述钢拱架的下方设有U形的夹套，所述夹套的外壁与连接板相连；所述夹套内部两侧设有夹板，所述夹板与夹套内壁相对的侧壁上设有多根导向柱，并在夹套的侧壁上设有与导向柱相对应的导向孔，所述导向柱穿设在导向孔内；所述夹板靠近钢拱架的一侧的下部均铰接有一根连接杆，所述连接杆远离夹板的一端均铰接在固定块上，所述固定块的下表面设有T形旋转杆，所述旋转杆通过旋转接头与固定块相连；所述旋转杆的杆部为螺杆，并穿设在夹套的底壁上与夹套构成螺纹配合；所述旋转杆的头部位于夹套的外部。
优选的，所述气囊内部的上方设有若干沿气囊长度方向等间距分布的条状囊袋，所述囊袋上均穿设有软管，所述软管沿气囊的长度方向延伸，并在位于囊袋内部的软管上设有若干导流孔，所述软管的中部连通有输入管，所述输入管贯穿气囊的囊壁并延伸至气囊的外部，所述输入管的外部端设有接头，所述囊袋内通过输入管和软管注入有防粘剂；
所述气囊与间隙相对一侧的壁内设有空腔，所述空腔的上部设有若干与囊袋相连通的连接孔，所述连接孔位于囊袋的上部；所述空腔内嵌设有吸液垫片，所述气囊的侧壁上设有若干与空腔相连通的微孔。
优选的，所述钢拱架上还设有支撑组件，所述支撑组件包括夹设在钢拱架下部的U形固定板，所述固定板的两臂上均铰接有支撑板，所述支撑板的上部为固定板两侧凹陷的弧形，所述支撑板的弧形段抵靠在气囊的侧壁上；所述支撑板自然状态下的底端斜向伸入到固定板的内侧，并在固定板的底部设有U形握把。
优选的，所述夹板与钢拱架外壁相对的壁面上设有多条沿夹板宽度方向延伸的橡胶条。
优选的，所述连接板上设有一段条状孔，所述条状孔内穿设有第二连接柱，所述第二连接柱的一端固定在夹套的外壁上，另一端设有螺纹固定帽。
优选的，所述钢拱架的横向截面的上表面为齿状。
优选的，所述钢拱架上穿设有若干注浆锚杆，所述注浆锚杆插设在围岩内部。
优选的，所述钢拱架由多段构成，相邻两段之间采用法兰连接，其内部填充有混凝土。
本发明的有益效果集中体现在：本发明能将钢拱架与围岩之间的间隙填充满混凝土，可避免巷道内的混凝土出现裂缝，具有便于安装、操作简单、支护效果好等优点。具体来讲，气囊固定在钢拱架的两侧，当气囊充气使自身膨胀，气囊将间隙的两侧堵住，使气囊、钢拱架和围岩之间形成一个注浆区域；再通过注浆孔向注浆区域内进行注入混凝土，使该间隙填充满混凝土，当间隙内的混凝土凝结后，对气囊进行放气，再对气囊进行拆卸，完成对钢拱架与围岩之间的间隙内的混凝土填充，该填充方式简单，便于操作。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图；
图2是图1所示结构中A-A向视图；
图3是图2所示结构中B部放大图；
图4是本发明气囊横向截面结构示意图；
图5是图4所示结构中C部放大图；
图6是本发明支撑组件结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1-6所示，一种巷道钢支撑用混凝土填充装置，包括钢拱架1，钢拱架1为方形钢管，分为竖向段和弧形段，两者之间采用法兰连接，钢拱架1的弧形段由多段构成，每一段之间也通过法兰的方式进行相连，在每一段的上部设有与其内部相连通的通孔，利用注浆机通过通孔向钢拱架1的内部注射混凝土，增加钢拱架1的强度；并且所述钢拱架1上穿设有若干注浆锚杆，所述注浆锚杆插设在围岩内部，注浆锚杆插入到围岩内部后，再对其注浆，能加固钢拱架1的稳定形，也能增加围岩的强度。
进一步的，如图2、3所示，为了将钢拱架1与围岩之间的间隙填充满混凝土，因此在所述钢拱架1的侧壁上设有用于封闭钢拱架1与围岩之间的间隙的填充机构，所述填充机构包括设置在钢拱架1两侧上部的气囊2，即气囊2固定在钢拱架1的两侧，当气囊2充气使自身膨胀，气囊2将间隙的两侧堵住，使气囊2、钢拱架1和围岩之间形成一个注浆区域，并在所述气囊2的囊体上设有若干注浆孔3，所述注浆孔3内插设有堵头，在每个注浆孔3完成注浆后，用堵头封闭注浆孔3；且通过注浆孔3向注浆区域内进行注入混凝土，使该间隙填充满混凝土，当间隙内的混凝土凝结后，对气囊2进行放气，再对气囊2进行拆卸，完成对钢拱架1与围岩之间的间隙内的混凝土填充，该填充方式简单，便于操作。
进一步的，由于气囊2具有一定的柔性，为了便于安装气囊2，能使气囊2紧贴在钢拱架1的侧壁上，因此在所述气囊2的下方设有将气囊2固定在钢拱架1上的固定组件；
具体的，所述固定组件包括设置在气囊2与钢拱架1相对的侧壁上的若干根第一支撑板4，在本实施例中优选采用五块第一支撑板4，所有第一支撑板4组合构成与钢拱架1相同的形状，即第一支撑板4有直形、弧形两种结构，第一支撑板4粘接在气囊2的表面上，并且再在所述第一支撑板4上均设有第一连接柱5，所述第一连接柱5远离第一支撑板4的一端穿出气囊2，第一连接柱5为螺纹柱，可通过螺帽对气囊2和第一支撑板4之间进行再次加固，当第一支撑板4紧压在钢拱架1上时，即完成对气囊2进行固定；
进一步的，为了使能对第一支撑板4进行压紧，则在第一连接柱5上连接有竖向的连接板6，连接板6的一端套设在第一连接柱5外，再通过螺帽进行固定；所述钢拱架1的下方设有U形的夹套7，所述夹套7的外壁与连接板6相连；所述夹套7内部两侧设有夹板8，所述夹板8与夹套7内壁相对的侧壁上设有多根导向柱9，导向柱9可设在夹板8的四个角附近，也可设置在夹板8的中部位置，并在夹套7的侧壁上设有与导向柱9相对应的导向孔10，所述导向柱9穿设在导向孔10内；所述夹板8靠近钢拱架1的一侧的下部均铰接有一根连接杆11，所述连接杆11远离夹板8的一端均铰接在固定块12上，所述固定块12的下表面设有T形旋转杆13，所述旋转杆13通过旋转接头与固定块12相连，旋转接头可以是一个轴承；所述旋转杆13的杆部为螺杆，并穿设在夹套7的底壁上与夹套7构成螺纹配合；所述旋转杆13的头部位于夹套7的外部；当旋转旋转杆13时，旋转杆13与夹套7底壁构成升降配合，当旋转杆13上升时，固定块12向上移动，连接杆11将夹板8向内侧拉动，即夹板8向内侧移动，这样可使夹板8夹紧在钢拱架1上，完成对气囊2进行固定；该固定组件结构简单，即方便安装，也便于拆卸，工作人员便于操作。
进一步的，在对填充机构进行拆卸时，由于混凝土凝固后会与气囊2粘接一起，拆卸时可能会损坏气囊2，为了避免上述状况的发生，更好的做法是：如图4、5所示，所述气囊2内部的上方设有若干沿气囊2长度方向等间距分布的条状囊袋19，也就是在气囊2的内部设有多个橡胶袋，当气囊2充气后囊袋19位于气囊2内部的上部，囊袋19可与气囊2一体成型；所述囊袋19上均穿设有软管20，所述软管20沿气囊2的长度方向延伸，并在位于囊袋19内部的软管20上设有若干导流孔，所述软管20的中部连通有输入管21，所述输入管21贯穿气囊2的囊壁并延伸至气囊2的外部，所述输入管21的外部端设有接头，所述囊袋19内通过输入管21和软管20注入有防粘剂；
所述气囊2与间隙相对一侧的壁内设有空腔22，所述空腔22的上部设有若干与囊袋19相连通的连接孔23，所述连接孔23位于囊袋19的上部；所述空腔22内嵌设有吸液垫片24，所述气囊2的侧壁上设有若干与空腔22相连通的微孔25；在本实施例中，将气囊2安装在钢拱架1上后，通过接头和输入管21向软管20内注入防粘剂，防粘剂可以为机油或色拉油，软管20内的防粘剂通过导流孔流入到囊袋19中，并进行存储，注入到一定量防粘剂后，对气囊2进行充气，当气囊2中的气压大于外界大气压时，囊袋19压缩，并将囊袋19中的防粘剂通过连接孔23挤入到腔体内，并通过吸液垫吸收保存，所述吸液垫为海绵点或其他吸液并保持的能力较强垫片。当通过注浆孔3向间隙内注入混凝土时，混凝土挤压气囊2的侧壁，此时将防粘剂通过微孔25挤压出来，可防止混凝土粘接在气囊2的表面上；并且将连接孔23设置在囊袋19的上方，可避免囊袋19内的防粘剂在注入过程中进入到吸液垫内，避免气囊2在膨胀时，因形变将吸液垫内的防粘剂挤出，造成浪费。
进一步的，为了增强填充混凝土后气囊2的支撑强度，如图6所示，所述钢拱架1上还设有支撑组件，所述支撑组件包括夹设在钢拱架1下部的U形固定板26，固定板26与钢拱架1的侧壁过盈配合，固定板26直接卡接在钢拱架1上，所述固定板26的两臂上均铰接有第二支撑板，所述第二支撑板的上部为固定板26两侧凹陷的弧形，所述第二支撑板的弧形段抵靠在气囊2的侧壁上；所述第二支撑板自然状态下的底端斜向伸入到固定板26的内侧，并在固定板26的底部设有U形握把；在此，通过对注浆孔3分段对间隙进行注浆，在注浆时，施工人员握住握把将固定板26对着钢拱架1往内侧推，由于支撑板的下部支出到固定板26之间，在向内侧移动时，支撑板可向内侧合拢，抵靠在气囊2的侧壁上，对气囊2进行支撑。
进一步的，为了防止夹板8在钢拱架1侧壁上出现滑动，因此在所述夹板8与钢拱架1外壁相对的壁面上设有多条沿夹板8宽度方向延伸的橡胶条14，橡胶条14起到防滑作用，避免固定组件脱落。
进一步的，由于在安装的过程中，钢拱架1与围岩之间的间隙的高度有所不同，因此需对气囊2在钢拱架1上的安装高度进行调节，为了便于调节安装高度，所述连接板6上设有一段条状孔15，所述条状孔15内穿设有第二连接柱16，所述第二连接柱16的一端固定在夹套7的外壁上，另一端设有螺纹固定帽17，通过拧松螺纹固定帽17，第二连接柱16可在条状孔15内进行滑动，调节到合适的位置时，在拧紧螺纹固定帽17进行固定。
进一步的，所述钢拱架1的横向截面的上表面为齿状18，相当于钢拱架1的上表面在其长度方向上设有多条凸条，这样可增加混凝土与钢拱架1之间接触面积，增加粘接性；并且还可在钢拱架1的上表面设置若干T形杆，T形杆起到与钉子类似的作用，增加混凝土与钢拱架1之间的稳固性。
需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。
Claims (7)
1.一种巷道钢支撑用混凝土填充装置，包括钢拱架(1)，其特征在于：所述钢拱架(1)的侧壁上设有用于封闭钢拱架(1)与围岩之间的间隙的填充机构，所述填充机构包括设置在钢拱架(1)两侧上部的气囊(2)，所述气囊(2)的囊体上设有若干注浆孔(3)，所述注浆孔(3)内插设有堵头，所述气囊(2)的下方设有将气囊(2)固定在钢拱架(1)上的固定组件；
所述固定组件包括设置在气囊(2)与钢拱架(1)相对的侧壁上的若干根第一支撑板(4)，所述第一支撑板(4)上均设有第一连接柱(5)，所述第一连接柱(5)远离第一支撑板(4)的一端穿出气囊(2)，并连接有竖向的连接板(6)；
所述钢拱架(1)的下方设有U形的夹套(7)，所述夹套(7)的外壁与连接板(6)相连；所述夹套(7)内部两侧设有夹板(8)，所述夹板(8)与夹套(7)内壁相对的侧壁上设有多根导向柱(9)，并在夹套(7)的侧壁上设有与导向柱(9)相对应的导向孔(10)，所述导向柱(9)穿设在导向孔(10)内；所述夹板(8)靠近钢拱架(1)的一侧的下部均铰接有一根连接杆(11)，所述连接杆(11)远离夹板(8)的一端均铰接在固定块(12)上，所述固定块(12)的下表面设有T形旋转杆(13)，所述旋转杆(13)通过旋转接头与固定块(12)相连；所述旋转杆(13)的杆部为螺杆，并穿设在夹套(7)的底壁上与夹套(7)构成螺纹配合；所述旋转杆(13)的头部位于夹套(7)的外部。
2.根据权利要求1所述的一种巷道钢支撑用混凝土填充装置，其特征在于：所述气囊(2)内部的上方设有若干沿气囊(2)长度方向等间距分布的条状囊袋(19)，所述囊袋(19)上均穿设有软管(20)，所述软管(20)沿气囊(2)的长度方向延伸，并在位于囊袋(19)内部的软管(20)上设有若干导流孔，所述软管(20)的中部连通有输入管(21)，所述输入管(21)贯穿气囊(2)的囊壁并延伸至气囊(2)的外部，所述输入管(21)的外部端设有接头，所述囊袋(19)内通过输入管(21)和软管(20)注入有防粘剂；
所述气囊(2)与间隙相对一侧的壁内设有空腔(22)，所述空腔(22)的上部设有若干与囊袋(19)相连通的连接孔(23)，所述连接孔(23)位于囊袋(19)的上部；所述空腔(22)内嵌设有吸液垫片(24)，所述气囊(2)的侧壁上设有若干与空腔(22)相连通的微孔(25)。
3.根据权利要求1所述的一种巷道钢支撑用混凝土填充装置，其特征在于：所述钢拱架(1)上还设有支撑组件，所述支撑组件包括夹设在钢拱架(1)下部的U形固定板(26)，所述固定板(26)的两臂上均铰接有支撑板，所述支撑板的上部为固定板(26)两侧凹陷的弧形，所述支撑板的弧形段抵靠在气囊(2)的侧壁上；所述支撑板自然状态下的底端斜向伸入到固定板(26)的内侧，并在固定板(26)的底部设有U形握把。
4.根据权利要求1所述的一种巷道钢支撑用混凝土填充装置，其特征在于：所述夹板(8)与钢拱架(1)外壁相对的壁面上设有多条沿夹板(8)宽度方向延伸的橡胶条(14)。
5.根据权利要求1所述的一种巷道钢支撑用混凝土填充装置，其特征在于：所述连接板(6)上设有一段条状孔(15)，所述条状孔(15)内穿设有第二连接柱(16)，所述第二连接柱(16)的一端固定在夹套(7)的外壁上，另一端设有螺纹固定帽(17)。
6.根据权利要求1所述的一种巷道钢支撑用混凝土填充装置，其特征在于：所述钢拱架(1)的横向截面的上表面为齿状(18)。
7.根据权利要求1所述的一种巷道钢支撑用混凝土填充装置，其特征在于：所述钢拱架(1)由多段构成，相邻两段之间采用法兰连接，其内部填充有混凝土；并在所述钢拱架(1)上穿设有若干注浆锚杆，所述注浆锚杆插设在围岩内部。
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